Question

5．如圖所示是一種電熱水龍頭和它的電路簡圖．旋轉手柄可使扇形開關S同時接觸兩個相鄰觸點，從而控制流出的水為冷水、溫水或熱水．已知R₁、R₂是電熱絲，R₂=55Ω，溫水檔的電功率是2.2kW．C_水=4.2×10³ J/（kg•℃）試解答下列問題：
（1）試通過計算流出水為溫水時的電阻，說明此時S接觸哪兩個觸點；
（2）試計算流出水為溫水時，該水龍頭1min消耗的電能；
（3）若該水龍頭1min能放出約1kg的水，加熱過程中不計熱損失，試計算流出水為溫水時，水升高的溫度大約是多少．

Answer 1

分析 （1）利用電功率公式P=UI可求出電流，結合歐姆定律分析電流大小，根據(jù)電阻大小確定狀態(tài)；根據(jù)歐姆定律求電阻；
（2）利用W=Pt求出消耗的電能；
（3）由以上條件，結合吸熱公式求出升高溫度．

解答 解：（1）P_溫=2.2kW=2200W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，流出水為溫水時的電流：
I=$\frac{{P}_{溫}}{U}$=$\frac{2200W}{220V}$=10A；
由I=$\frac{U}{R}$，可得流出水為溫水時的電阻：
R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{10A}$=22Ω；
當S接2、3觸頭時，R₁R₂同時接入電路且并聯(lián)，所以此時總電阻最小，電路中電流最大，出熱水．所以出溫水時是單獨使用R₁，所以R₁=22Ω，故出溫水時S接1、2兩個觸點；
（2）1min=60s，
根據(jù)P=$\frac{W}{t}$可得流出水為溫水時，該水龍頭1min消耗的電能：
W=Pt=2200W×60s=132000J；
（3）因為不計熱損失，所以水吸收的熱量Q=W=132000J
由Q=cm△t得水升高的溫度：
△t=$\frac{Q}{cm}$=$\frac{132000J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×1kg}$≈31.4℃．
答：（1）流出水為溫水時的電阻為22Ω，當S接2、3觸頭時，R₁R₂同時接入電路且并聯(lián)，所以此時總電阻最小，電路中電流最大，出熱水．所以出溫水時是單獨使用R₁，所以R₁=22Ω，故出溫水時S接1、2兩個觸點；
（2）流出水為溫水時，該水龍頭1min消耗的電能132000J；
（3）流出水為溫水時，水升高的溫度31.4℃．

點評 該題為電學綜合題，考查了電功率、歐姆定律、電路的分析推斷狀態(tài)、電能的運算以及利用吸熱公式求解溫度，知識點較多，綜合性很強，較難．